תהודה מגנטית elastography מתודולוגיה להערכת של רקמות מהונדסות צמיחה Construct
Summary
הליך מדגים את המתודולוגיה של elastography תהודה מגנטית לניטור התוצאה מהונדסים של השומן ואת בונה רקמות osteogenic מהונדסים באמצעות הערכה מקומית לא פולשנית של תכונות מכניות באמצעות תהודה מגנטית elastography מיקרוסקופיים (μMRE).
Abstract
בדיקה מכנית מסורתית לעיתים קרובות התוצאה היא הרס של המדגם, ובמקרה של רקמת לטווח ארוך מהונדסים לבנות מחקרים, שימוש הרסני הערכה אינה מקובלת. החלופה המוצעת היא שימוש בתהליך שנקרא elastography הדמיה באמצעות תהודה מגנטית. Elastography היא שיטה הורסות לקביעת התוצאה מהונדסים על ידי מדידת ערך הנכסים המקומיים מכני (כלומר, מורכב מודול גזירה), שהם סמנים חיוניים לזיהוי המבנה ואת התפקוד של הרקמות. כאמצעי פולשניות להערכה, ניטור של מבנים מהונדסים עם שיטות הדמיה כגון הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) יש לראות עניין גובר בעשור האחרון 1. לדוגמה, מגנטי (MR) תהודה טכניקות של דיפוזיה relaxometry הצליחו לאפיין את השינויים כימי ותכונות פיזיקליות במהלך התפתחות רקמות מהונדסות 2. השיטה המוצעתהפרוטוקול הבא משתמש תהודה מגנטית elastography מיקרוסקופיים (μMRE) כטכניקה MR לא פולשנית המבוססת על מדידת תכונות מכניות של הרקמות הרכות קטנות 3. MRE מושג על ידי צימוד מפעיל מכונות סוניק עם רקמת עניין ורישום גל הפצה גזירה עם סורק MR 4. לאחרונה, μMRE הוחל בהנדסת רקמות להשיג מידע חיוני לצמיחה נמדדת באופן מסורתי באמצעות טכניקות הרסניות מאקרוסקופיים מכניים 5. בהליך הבא, elastography מושגת באמצעות הדמיה של מבנים מהונדסים עם רצף האן ספין הד שונה יחד עם מפעיל מכונות. כפי שניתן לראות בתרשים 1, את רצף שונה מסנכרן רכישת התמונה עם שידור של גלי גזירה חיצוניים, לאחר מכן, תנועה רגיש היא באמצעות נדנוד זוגות דו קוטבית. בעקבות אוסף של תמונות בתנועה sensitiza חיובי ושלילי, tion חלוקה מורכבת של הנתונים להפיק תמונה גל גזירה. לאחר מכן, התמונה הוערכה באמצעות אלגוריתם היפוך כדי ליצור מפה קשיחות גזירה 6. המדידות הנובעים בכל voxel כל הוכחו מאוד לתאם (R 2> 0.9914) עם נתונים שנאספו באמצעות ניתוח מכני דינמי 7. במחקר זה, elastography משתלבת בתהליך התפתחות רקמת לניטור גזע אנושיים תא mesenchymal (ח MSC) בידול לתוך מבנים adipogenic ו osteogenic כפי שמוצג באיור 2.
Protocol
Discussion
בהליך זה, בתהליך של MRE עבור בונה רקמות מהונדסות באה לידי ביטוי בין הכנת תא לדור של elastogram. על ידי יישום שיטת ההערכה הורסות מכני צינור הנדסת רקמות, ניתן כיום להעריך שינויים מבנים מהונדסים ברחבי בשלבים שונים של פיתוח. בנוסף, MRE משלים שיטות אחרות מר עבור ניטור רקמות הנדסה ב?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי NIH RO3-EB007299-02 ו-NSF פרס EPSCoR הראשונה.
Materials
| Material Name | Tipo | Company | Catalogue number | Comments |
| MSCGM-Bullet Kit | Reagent | Lonza | PT-3001 | Store at 4°C |
| 1X DPBS | Reagent | Invitrogen | 21600-010 | |
| 0.05% Trypsin-EDTA | Reagent | Gibco, Invitrogen | 25300-054 | Store at -20°C |
| Dexamethasone | Reagent | Sigma-Aldrich | D2915 | |
| 3-Isobutyl-1-methylxanthine | Reagent | Sigma-Aldrich | I5879 | Store at -20°C |
| Insulin-bovine pancreas | Reagent | Sigma-Aldrich | I6634 | Store at -20°C |
| Indomethacin | Reagent | Sigma-Aldrich | I7378 | |
| Β-Glycerophosphate | Reagent | Sigma-Aldrich | G9891 | |
| L-Ascorbic Acid 2-phosphate | Reagent | Sigma-Aldrich | A8960 | |
| Gelfoam | Scaffold | Pharmacia & Upjohn Co. | 09-0315-08 | |
| Human mesenchymal stem cells | Cell Line | Lonza | PT-2501 | |
| 9.4T MR Scanner | Equipment | Agilent | 400MHz WB | |
| 10mm Litz Coil | Equipment | Doty Scientific | ||
| Laser Doppler Vibrometer | Equipment | Polytec | PDV-100 | |
| Vibrosoft (20) | Software | Polytec | ||
| Function generator | Equipment | Agilent | AFG 3022B | |
| Amplifier | Equipment | Piezo inc | EPA-104-115 | |
| Piezo Bending motor | Equipment | Piezo inc. | T234-A4Cl-203X | |
| Computer-Linux | Equipment | Processor: Intel Core 2 Duo E8400 Memory: 2G |
||
| Computer-Windows | Equipment | Processor: Intel Core 2 Duo E8400 Memory: 2G |
||
| MATLAB | Software | Mathworks, inc | 2009b |
Riferimenti
- Xu, H., Othman, S. F., Magin, R. L. Monitoring tissue engineering using magnetic resonance imaging. J. Biosci. Bioeng. 106, 515-527 (2008).
- Xu, H., Othman, S. F., Hong, L., Peptan, I. A., Magin, R. L. Magnetic resonance microscopy for monitoring osteogenesis in tissue-engineered construct in vitro. Phys. Med. Biol. 51, 719-732 (2006).
- Othman, S. F., Xu, H., Royston, T. J., Magin, R. L. Microscopic magnetic resonance elastography (microMRE. Magn. Reson. Med. 54, 605-615 (2005).
- Muthupillai, R., Lomas, D. J., Rossman, P. J., Greenleaf, J. F., Manduca, A., Ehman, R. L. Magnetic resonance elastography by direct visualization of propagating acoustic strain waves. Science. 269, 1854-1857 (1995).
- Othman, S. F., Curtis, E. T., Plautz, S. A., Pannier, A. P., Xu, H. Magnetic resonance elastography monitoring of tissue engineered constructs. NMR Biomed. , (2011).
- Oliphant, T. E., Manduca, A., Ehman, R. L., Greenleaf, J. F. Complex-valued stiffness reconstruction for magnetic resonance elastography by algebraic inversion of the differential equation. Magn. Reson. Med. 45, 299-310 (2001).
- Ringleb, S. I., Chen, Q., Lake, D. S., Manduca, A., Ehman, R. L., An, K. Quantitative shear wave: comparison to a dynamic shear material test. Magn. Reson. Med. 53, 1197-1201 (2005).
- Hong, L., Peptan, I., Clark, P., Mao, J. J. Ex vivo adipose tissue engineering by human marrow stromal cell seeded gelatin sponge. Ann. Biomed. Eng. 33, 511-517 (2005).
- Dennis, J. E., Haynesworth, S. E., Young, R. G., Caplan, A. I. Osteogenesis in marrow-derived mesenchymal cell porous ceramic composites transplanted subcutaneously: effect of fibronectin and laminin on cell retention and rate of osteogenic expression. Cell Transplant. 1, 23-32 (1992).
- Marion, N. W., Mao, J. J. Mesenchymal stem cells and tissue engineering. Methods Enzymol. 420, 339-361 (2006).
- Rydberg, J., Grimm, R., Kruse, S., Felmlee, J., McCracken, P., Ehman, R. L. Fast spin-echo magnetic resonance elastography of the brain. , 1647-1647 (2001).
- Kruse, S. A., Grim, R. C., Lake, D. S., Manduca, A., Ehman, R. L. Fast EPI based 3D MR elastography of the brain. , 3385-3385 (2006).
